本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域，特別涉及一種飛秒激光加工裝置。

背景技術(shù)：

隨著激光加工技術(shù)的提升和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，激光加工在生產(chǎn)活動(dòng)中越來越普及，而現(xiàn)有的激光加工裝置光斑直徑大，無法對(duì)加工物品進(jìn)行精細(xì)加工，精度較低，無法對(duì)激光的光路與加工樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，激光加工裝置內(nèi)的光學(xué)部件較多，位置固定，占用空間大，不便于移動(dòng)，加工平臺(tái)多為單個(gè)固定式，沒有調(diào)節(jié)功能，且現(xiàn)有激光加工在加工過程中無法實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)、加工過程、激光參數(shù)的數(shù)字化控制，大多只能加工簡單的平面圖形，加工效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，需要提供一種飛秒激光加工裝置，來解決目前現(xiàn)有激光加工裝置光斑直徑大、精度低、無法對(duì)光路與加工樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)、加工裝置結(jié)構(gòu)不緊湊和加工平臺(tái)沒有移動(dòng)調(diào)節(jié)功能的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明人提供了一種飛秒激光加工裝置，沿激光的光路方向依次包括飛秒激光裝置、水平光路裝置、豎直光路裝置、激光加工設(shè)備和加工平臺(tái)；

所述飛秒激光裝置包括泵浦光源、諧振腔、振蕩器和激光放大器，所述激光放大器設(shè)置在泵浦光源的光路上，所述諧振腔和振蕩器依次設(shè)置在所述泵浦光源和所述激光放大器之間的光路上，并將激光射向水平光路裝置的進(jìn)光口；

所述水平光路裝置包括第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡和第五反射鏡，第一反射鏡設(shè)置在水平光路裝置的進(jìn)光口，第二反射鏡設(shè)置在第一反射鏡激光反射的光路上，第三反射鏡設(shè)置在第二反射鏡激光反射的光路上，第四反射鏡設(shè)置在第三反射鏡激光反射的光路上，第五反射設(shè)置在第四反射鏡激光反射的光路上，第二反射鏡和第三反射鏡之間的光路上設(shè)置有1/2波片，第三反射鏡和第四反射鏡之間的光路上依次設(shè)有格蘭偏振片、分光鏡和電動(dòng)快門，激光經(jīng)所述格蘭偏振片分為尋常光和非尋常光，尋常光朝向所述分光鏡，非尋常光的光路上設(shè)有激光終止器，激光經(jīng)所述分光鏡分為透射光束和反射光束，透射光束朝向所述電動(dòng)快門，反射光束的光路上設(shè)有探頭；第四反射鏡和第五反射鏡之間設(shè)有1/4波片，所述第五反射鏡將激光反射至豎直光路裝置的進(jìn)光口；

所述豎直光路裝置包括第六反射鏡和擴(kuò)束鏡，所述第六反射鏡設(shè)置在豎直光路裝置的進(jìn)光口，所述擴(kuò)束鏡設(shè)置在所述第六反射鏡反射的激光光路上，所述第六反射鏡將激光反射至激光加工設(shè)備的進(jìn)光口；

所述激光加工設(shè)備的進(jìn)光口設(shè)有二向色鏡，激光經(jīng)所述二向色鏡分為近紅外光和可視光，近紅外光的光路上設(shè)有激光頭，可視光的光路上設(shè)有第七反射鏡，第七反射鏡反射的光路上設(shè)有微型攝像頭；

所述加工平臺(tái)由下至上依次包括X方向滑動(dòng)平臺(tái)、Y方向滑動(dòng)平臺(tái)和Z方向升降樣品臺(tái)，所述X方向滑動(dòng)平臺(tái)包括第一基座、第一絲桿、第一伺服電機(jī)和第一移動(dòng)面板，所述第一伺服電機(jī)設(shè)置在第一基座上，第一伺服電機(jī)的動(dòng)力輸出軸與第一絲桿連接，并通過第一絲桿帶動(dòng)第一移動(dòng)面板在X軸方向上移動(dòng)，所述Y方向滑動(dòng)平臺(tái)包括第二基座、第二絲桿、第二伺服電機(jī)和第二移動(dòng)面板，所述第二伺服電機(jī)設(shè)置在第二基座上，第二伺服電機(jī)的動(dòng)力輸出軸與第二絲桿連接，并通過第二絲桿帶第二動(dòng)移動(dòng)面板在Y軸方向上移動(dòng)，所述Z方向升降樣品臺(tái)包括第三基座、第三絲桿、第三伺服電機(jī)和第三移動(dòng)面板，所述第三伺服電機(jī)設(shè)置在第三基座上，第三伺服電機(jī)的動(dòng)力輸出軸與第三絲桿連接，并通過第三絲桿帶動(dòng)第三移動(dòng)面板在Z軸方向上移動(dòng)；

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過使用飛秒激光裝置，降低了光斑直徑，通過設(shè)置探頭和微型攝像頭，使得激光光束以及樣品的實(shí)時(shí)狀態(tài)得以觀測(cè)，通過在水平光路裝置內(nèi)設(shè)置第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡和第五反射鏡，使得位于各個(gè)反射鏡之間的裝置得以進(jìn)行合理設(shè)置，加工裝置的結(jié)構(gòu)更為緊湊，通過在加工平臺(tái)上設(shè)置X、Y、Z三個(gè)方向的滑動(dòng)平臺(tái)，使得加工平臺(tái)在加工過程中可移動(dòng)并進(jìn)行調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述飛秒激光裝置上設(shè)有水冷裝置，所述水冷裝置包括輸送泵和液體循環(huán)管路，所述液體循環(huán)管路與泵浦光源連接。

通過設(shè)置水冷裝置，通過液體循環(huán)管路向泵浦光源進(jìn)行液體循環(huán)，使得泵浦光源在工作時(shí)的溫度降低，保護(hù)元件不受高溫破壞。

進(jìn)一步地，所述激光加工設(shè)備的側(cè)面設(shè)有LED照明燈，LED照明燈的光路上設(shè)有第八反射鏡。

通過LED照明燈向樣品提供照明光，使得加工中的樣品被照亮，便于進(jìn)行加工時(shí)的觀測(cè)。

進(jìn)一步地，所述激光加工設(shè)備的近紅外光的光路上設(shè)有可調(diào)物鏡。

通過在激光加工設(shè)備的近紅外光的光路上設(shè)置可調(diào)物鏡，便于對(duì)激光束進(jìn)行對(duì)焦。

進(jìn)一步地，所述加工平臺(tái)底部設(shè)有減震塊，所述減震塊包括蜂窩結(jié)構(gòu)臺(tái)面和氣浮隔震腿，所述蜂窩結(jié)構(gòu)臺(tái)面設(shè)置在氣浮隔震腿的上方。

通過在加工平臺(tái)底部設(shè)置減震塊，蜂窩結(jié)構(gòu)臺(tái)面提高了加工平臺(tái)的剛性，氣浮隔震腿阻隔來自底面的震動(dòng)，提高了加工的精確度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中飛秒激光加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中加工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

101、飛秒激光裝置；102、泵浦光源；103、諧振腔；

104、振蕩器；105、激光放大器；106、水冷裝置；

1061、液體循環(huán)管路；1062、輸送泵；

201、水平光路裝置；202、第一反射鏡；203、第二反射鏡；

204、1/2波片；205、第三反射鏡；206、格蘭偏振片；

207、激光終止器；208、分光鏡；209、探頭；210、電動(dòng)快門；

211、第四反射鏡；212、1/4波片；213、第五反射鏡；

301、垂直光路裝置；302、第六反射鏡；303、擴(kuò)束鏡；

401、激光加工裝置；402、二向色鏡；403、可調(diào)物鏡；

404、激光頭；405、微型攝像頭；406、第七反射鏡；

407、LED照明燈；408、第八反射鏡；

501、加工平臺(tái)；502、X方向滑動(dòng)平臺(tái)；5021、第一基座；

5022、第一伺服電機(jī)；5023、第一絲桿；5024、第一移動(dòng)面板；

503、Y方向滑動(dòng)平臺(tái)；5031、第二基座；5032、第二伺服電機(jī)；

5033、第二絲桿；5034、第二移動(dòng)面板；504、Z方向升降平臺(tái)；

5041、第三基座；5042、第三伺服電機(jī)；5043、第三絲桿；

5044、第三移動(dòng)面板；505、蜂窩結(jié)構(gòu)臺(tái)面；506、氣浮隔震腿。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明技術(shù)方案的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合具體實(shí)施例并配合附圖詳予說明。

請(qǐng)一并參閱圖1和圖2，圖1為本實(shí)施例的飛秒激光加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，飛秒激光裝置101內(nèi)設(shè)有泵浦光源102，激光放大器105設(shè)置在泵浦光源102的光路上，諧振腔103和振蕩器104依次設(shè)置在泵浦光源102與激光放大器105之間的光路上，水冷裝置106的液體循環(huán)管路1061連接泵浦光源102和輸送泵1062；

水平光路裝置201為一個(gè)四邊形箱體結(jié)構(gòu)，設(shè)置在飛秒激光裝置101的一側(cè)，第一反射鏡202設(shè)置在水平光路裝置201的進(jìn)光口，第二反射鏡203、第三反射鏡205、第四反射鏡211和第五反射鏡213沿順時(shí)針方向依次設(shè)置在水平光路裝置201箱體的四個(gè)角上，并且第二反射鏡203設(shè)置在第一反射鏡202激光反射的光路上，第三反射鏡205設(shè)置在第二反射鏡203激光反射的光路上，第四反射鏡211設(shè)置在第三反射鏡205激光反射的光路上，第五反射鏡213設(shè)置在第四反射鏡211激光反射的光路上，1/2波片設(shè)置在第二反射鏡203與第三反射鏡205之間的光路上，格蘭偏振片206、分光鏡208和電動(dòng)快門210依次設(shè)置在第三反射鏡205與第四反射鏡211之間的光路上，激光終止器207設(shè)置在箱體中部格蘭偏振片206激光反射的光路上，探頭209設(shè)置在箱體中部分光鏡208反射的光路上，1/4波片212設(shè)置在第四反射鏡211和第五反射鏡213反射的光路上；

豎直光路裝置301設(shè)置在水平光路裝置201的頂部，第六反射鏡302設(shè)置在豎直光路裝置301的進(jìn)光口，擴(kuò)束鏡303設(shè)置在第六反射鏡302反射的光路上；

激光加工裝置401設(shè)置在豎直光路裝置301的一側(cè)，二向色鏡402設(shè)置在激光加工裝置401的進(jìn)光口，二向色鏡402將激光分為可視光和近紅外光，激光頭404設(shè)置在二向色鏡402的近紅外光的光路上，可調(diào)物鏡403設(shè)置在二向色鏡402與激光頭404之間的光路上，第七反射鏡406設(shè)置在二向色鏡402可視光的光路上，微型攝像頭405設(shè)置在第七反射鏡406反射的光路上，LED照明燈407設(shè)置在激光加工裝置401的側(cè)壁上，第八反射鏡408設(shè)置在LED照明燈407的光路上；

如圖2所示、圖2為本發(fā)明實(shí)施例中加工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，加工平臺(tái)501設(shè)置在激光加工裝置401的下方，底部設(shè)有4個(gè)氣浮隔震腿506，蜂窩結(jié)構(gòu)臺(tái)面505設(shè)置在氣浮隔震腿506的上方，X方向滑動(dòng)平臺(tái)502的第一基座5021設(shè)置在蜂窩結(jié)構(gòu)臺(tái)面505的上方，第一伺服電機(jī)5022設(shè)置在第一基座5021的側(cè)面，第一絲桿5023與第一伺服電機(jī)5022的動(dòng)力輸出軸連接，第一移動(dòng)面板5024的底部與第一絲桿5023的螺紋相適配，Y方向活動(dòng)平臺(tái)503的第二基座5031設(shè)置在第一移動(dòng)面板5024的上方，第二伺服電機(jī)5032設(shè)置在第二基座5031的側(cè)面，第二絲桿5033與第二伺服電機(jī)5032的動(dòng)力輸出軸連接，第二移動(dòng)面板5034的底部與第二絲桿5033的螺紋相適配，Z方向升降平臺(tái)504的第三基座5041設(shè)置在第二移動(dòng)面板5034的上方，第三伺服電機(jī)5042設(shè)置在第三基座5041的側(cè)面，第三絲桿5043的一端與第三伺服電機(jī)5042的動(dòng)力輸出軸連接，另一端與第三移動(dòng)面板5044連接。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在具體操作時(shí)，飛秒激光裝置內(nèi)的泵浦光源經(jīng)諧振腔形成激光，經(jīng)振蕩器轉(zhuǎn)換輸出波形，并射出激光束，激光放大器將激光的能量和功率提高后投射至水平光路裝置的進(jìn)光口，水冷裝置通過液體循環(huán)管路連接泵浦光源以及輸送泵進(jìn)行降溫處理，位于水平光路裝置的第一反射鏡將激光折射至第二反射鏡上，第二反射鏡反射的激光經(jīng)過1/2波片調(diào)整偏振態(tài)及偏振態(tài)的比例后照射至第三反射鏡，第三反射鏡反射的激光經(jīng)過格蘭偏振片分為尋常光和非尋常光，尋常光照射至分光鏡，非尋常光照射至激光終止器上，激光終止器開關(guān)泵浦光源，分光鏡將激光透射光束和反射光束，透射光束朝向電動(dòng)快門，電動(dòng)快門控制透射光束是否繼續(xù)傳輸，反射光束照射至探頭，探頭接收激光束的成像，透射光束經(jīng)過電動(dòng)快門照射至第四反射鏡，第四反射鏡反射的透射光束經(jīng)過1/4波片再次調(diào)整偏振態(tài)及偏振態(tài)的比例后照射至第五反射鏡，第五反射鏡反射的透射光束輸出至豎直光路裝置的進(jìn)光口，第六反射鏡設(shè)置在豎直光路裝置的進(jìn)光口，經(jīng)第六反射鏡反射的激光射入擴(kuò)束鏡內(nèi)，擴(kuò)束鏡放大激光光束直徑后輸出至激光加工設(shè)備的進(jìn)光口，激光加工設(shè)備的進(jìn)光口設(shè)有二向色鏡，二向色鏡將激光束分為近紅外光和可視光，近紅外光經(jīng)可調(diào)物鏡取焦后進(jìn)入激光頭，激光頭將激光束投射置加工平臺(tái)上對(duì)物品進(jìn)行加工，LED照明燈通過第八反射鏡向樣品臺(tái)反射燈光便于進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)(在某些實(shí)施例中，照明燈可選用熒光燈)，在加工過程中，加工平臺(tái)的X方向滑動(dòng)平臺(tái)、Y方向滑動(dòng)平臺(tái)分別通過第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一絲桿和第二絲桿，第一絲桿、第二絲桿使第一移動(dòng)面板、第二移動(dòng)面板沿X軸及Y軸方向移動(dòng)，Z方向升降臺(tái)通過第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第三絲桿使第三移動(dòng)平臺(tái)沿Z軸方向移動(dòng)，減震塊設(shè)置在加工平臺(tái)底部，氣浮隔震腿設(shè)置在蜂窩結(jié)構(gòu)臺(tái)面的下方，蜂窩結(jié)構(gòu)臺(tái)面提高加工平臺(tái)的剛性，氣浮隔震腿阻隔來自底面的震動(dòng)。

在某些實(shí)施例中，所述飛秒激光加工裝置外接有電腦，電腦通過交換機(jī)分別與第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)和第三伺服電機(jī)通過以太網(wǎng)線連接，在電腦制圖軟件(3DMAX、PROE等)預(yù)先輸入樣品參數(shù)來實(shí)現(xiàn)飛秒激光加工裝置的高精度重復(fù)加工；通過交換機(jī)用以太網(wǎng)線連接探頭和微型攝像頭(微型攝像頭選用CCD)實(shí)時(shí)采集激光光束的圖像信號(hào)和樣品的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)；通過交換機(jī)用以太網(wǎng)線連接電動(dòng)快門和激光終止器控制激光的開關(guān)。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超過”等理解為不包括本數(shù)；“以上”、“以下”、“以內(nèi)”等理解為包括本數(shù)。

盡管已經(jīng)對(duì)上述各實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改，所以以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。